RU2369468C1

RU2369468C1 - Method to cut lengthwise grooves on cylindrical channel surface

Info

Publication number: RU2369468C1
Application number: RU2008108675/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Рудаков (RU); Александр Владимирович Рудаков; Геннадий Васильевич Стрелков (RU); Геннадий Васильевич Стрелков; Александр Михайлович Колупаев (RU); Александр Михайлович Колупаев
Original assignee: Открытое акционерное общество специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы"
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2009-10-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed method comprises removal of stock by moving axially cutting head relative to machined surface. Aforesaid cutting head has radially moved cutting tools arranged between front and rear guides, front guide being oriented towards the surface to be machined during touching, while rear guide is oriented relative to guide sleeve to be mounted, prior to touching, at such a distance from the face of the surface to be machined, that allow front guide coming out of the channel. Rear guide assembly is oriented with respect to guide sleeve and surface to be machined.

EFFECT: higher quality of machined grooves.

2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов и может быть использовано для нарезки продольных канавок, преимущественно винтовых, на внутренней цилиндрической поверхности.The invention relates to the processing of metals and can be used for cutting longitudinal grooves, mainly screw, on the inner cylindrical surface.

Известен способ нарезания продольных канавок на поверхности цилиндрического канала, осуществляемый при работе протяжки для механической обработки с высокой точностью внутренних канавок (патент RU 2231425, MПK⁷B23D 43/02, опубл. 2004.06.27), включающий снятие металла при осевом перемещении относительно обрабатываемой поверхности протяжки, имеющей режущие зоны с зубьями, расположенными между направляющими, которые базируют по обрабатываемой поверхности.A known method of cutting longitudinal grooves on the surface of a cylindrical channel, carried out during operation of the broach for machining with high precision internal grooves (patent RU 2231425, MPK ⁷ B23D 43/02, publ. 2004.06.27), including the removal of metal during axial movement relative to the machined surface broaches having cutting zones with teeth located between the guides, which are based on the work surface.

Недостатком такого способа является необходимость приложения к протяжке значительного тянущего усилия для снятия припуска по всей глубине канавок. Кроме того, обработка глубоких каналов такой протяжкой практически невозможна из-за необходимости использования протяжки большой длины, так как между зубьями необходимо выполнять канавки большой длины для размещения в них стружки.The disadvantage of this method is the need to apply to the broach a significant pulling force to remove the allowance along the entire depth of the grooves. In addition, the processing of deep channels with such a broach is practically impossible due to the need to use a broach of large length, since it is necessary to make long grooves between the teeth to accommodate the chips.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является способ нарезания продольных канавок на поверхности цилиндрического канала (Туктанов А.Г. Технология производства стрелково-пушечного и артиллерийского оружия: учебник для студентов. - М.: Машиностроение, 2007, стр.257-268), включающий снятие металла при осевом перемещении относительно обрабатываемой поверхности нарезательной головки, имеющей радиально перемещаемые резцы, расположенные между передним и задним направляющими узлами, передний из которых при заходе нарезательной головки базируют по обрабатываемой поверхности.Closest to the claimed and adopted as a prototype is a method of cutting longitudinal grooves on the surface of a cylindrical channel (Tuktanov A.G. Production technology of small arms and cannon and artillery weapons: a textbook for students. - M.: Engineering, 2007, pp. 257-268 ), including the removal of metal during axial movement relative to the machined surface of the cutting head having radially movable cutters located between the front and rear guide nodes, the front of which is cut when entering Flax heads are basing on the treated surface.

Использование такого способа позволяет производить обработку глубоких каналов за несколько проходов, с делением толщины среза и за счет этого снизить усилие, прикладываемое к нарезательной головке.Using this method allows the processing of deep channels in several passes, dividing the thickness of the slice and thereby reduce the force applied to the cutting head.

Однако при обработке глубоких каналов нарезательная головка, работающая на растяжение, при заходе имеет недостаточную жесткость, так как базируется только на одну переднюю направляющую, контактирующую с обрабатываемой поверхностью. Недостаточная жесткость в начале врезания ведет к вибрациям из-за отсутствия базирования заднего направляющего узла при консольности нарезательной головки. Это приводит к получению некачественных канавок, которые имеют отклонения по размерам и форме, что объясняется скручиванием борштанги, на которой установлена нарезательная головка, из-за тангенциальных усилий, возникающих на резцах.However, when processing deep channels, the cutting head operating in tension has insufficient rigidity during approach, since it is based on only one front guide that is in contact with the work surface. Insufficient rigidity at the beginning of the insertion leads to vibrations due to the lack of basing of the rear guide unit with the console of the cutting head. This leads to poor-quality grooves that have deviations in size and shape, which is explained by the twisting of the boring bar on which the cutting head is mounted, due to the tangential forces arising on the cutters.

Задачей предлагаемого способа является повышение качества получаемых канавок (уменьшения отклонения по размерам и форме) путем уменьшения отклонения оси нарезательной головки с радиально перемещаемыми резцами от оси обрабатываемой поверхности при ее заходе в канал за счет обеспечения одновременного базирования переднего направляющего узла по обрабатываемой поверхности, а заднего - по направляющей втулке.The objective of the proposed method is to improve the quality of the grooves (reduce deviations in size and shape) by reducing the deviation of the axis of the cutting head with radially moved cutters from the axis of the machined surface when it enters the channel due to the simultaneous basing of the front guide assembly on the machined surface, and the rear one along the guide sleeve.

Поставленная задача решается усовершенствованием способа нарезания канавок на поверхности цилиндрического канала, включающего снятие металла при осевом перемещении относительно обрабатываемой поверхности нарезательной головки, имеющей радиально перемещаемые резцы, расположенные между передним и задним направляющими узлами, передний из которых при заходе нарезательной головки базируют по обрабатываемой поверхности.The problem is solved by improving the method of cutting grooves on the surface of a cylindrical channel, including the removal of metal during axial movement relative to the machined surface of the cutting head, having radially movable cutters located between the front and rear guide nodes, the front of which, when the cutting head enters, is based on the surface being machined.

Это усовершенствование заключается в том, что задний направляющий узел при заходе нарезательной головки базируют по направляющей втулке, которую перед заходом устанавливают на расстоянии от торца обрабатываемой поверхности, обеспечивающем выход переднего направляющего узла из канала, а при заходе перемещают в осевом направлении совместно с нарезательной головкой и останавливают на расстоянии от торца обрабатываемой поверхности, обеспечивающем одновременное базирование заднего направляющего узла по направляющей втулке и обрабатываемой поверхности при последующем осевом перемещении нарезательной головки относительно направляющей втулки.This improvement consists in the fact that the rear guide assembly, when the cutting head enters, is based on the guide sleeve, which, before approach, is installed at a distance from the end face of the machined surface, which ensures that the front guide assembly exits the channel, and when approaching, it is moved axially together with the cutting head and stop at a distance from the end face of the work surface, providing simultaneous basing of the rear guide assembly along the guide sleeve and processing surface during subsequent axial movement of the cutting head relative to the guide sleeve.

Базирование заднего направляющего узла при заходе нарезательной головки по направляющей втулке позволяет устранить отклонение оси нарезательной головки от оси обрабатываемой поверхности при ее заходе в канал.The basing of the rear guide unit when entering the cutting head along the guide sleeve allows you to eliminate the deviation of the axis of the cutting head from the axis of the machined surface when it enters the channel.

Установка направляющей втулки перед заходом на расстоянии от торца обрабатываемой поверхности, обеспечивающем выход переднего направляющего узла из канала, позволяет устранить консольность нарезательной головки при выведении переднего направляющего узла из канала перед началом обработки для исключения ее заклинивания в канале и гарантирует выбор зазоров в механизме привода поворота нарезательной головки.The installation of the guide sleeve before approaching at a distance from the end face of the machined surface, which ensures that the front guide assembly exits the channel, eliminates the cantilever of the cutting head when the front guide assembly is removed from the channel before processing to prevent it from jamming in the channel and ensures the selection of gaps in the cutting rotation drive heads.

Перемещение направляющей втулки в осевом направлении совместно с нарезательной головкой при ее заходе в канал позволяет обеспечить базирование заднего направляющего узла по направляющей втулке для устранения отклонения оси нарезательной головки от оси обрабатываемой поверхности и исключения при этом повреждения направляющей втулки радиально перемещаемыми резцами.Moving the guide sleeve in the axial direction together with the cutting head when it enters the channel allows basing the rear guide assembly along the guide sleeve to eliminate the deviation of the axis of the cutting head from the axis of the machined surface and eliminate damage to the guide sleeve by radially moved cutters.

Остановка направляющей втулки на расстоянии от торца обрабатываемой поверхности, обеспечивающем одновременное базирование заднего направляющего узла по направляющей втулке и обрабатываемой поверхности при последующем осевом перемещении нарезательной головки относительно направляющей втулки, обеспечивает постоянное базирование заднего направляющего узла при его перемещении из направляющей втулки в канал для устранения отклонения оси нарезательной головки от оси обрабатываемой поверхности и снижения вибраций нарезательной головки.The stop of the guide sleeve at a distance from the end face of the work surface, providing simultaneous basing of the rear guide assembly along the guide sleeve and the machined surface during subsequent axial movement of the cutting head relative to the guide sleeve, provides a constant basing of the rear guide assembly when moving from the guide sleeve into the channel to eliminate axis deviation cutting head from the axis of the workpiece and reducing vibrations of the cutting head wki.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для осуществления способа перед заходом инструмента в канал, на фиг.2 - устройство в положении остановки направляющей втулки после ее перемещения совместно с нарезательной головкой.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a device for implementing the method before the tool enters the channel, Fig. 2 shows a device in the stop position of the guide sleeve after it is moved together with the cutting head.

Способ осуществляется на нарезательном станке нарезательной головкой 1 и устройством для ее направления с корпусом 2, имеющим узел 3 соединения со станком. В корпусе 2 установлена направляющая втулка 4, внутренний диаметр которой соответствует диаметру обрабатываемой поверхности 5. Направляющая втулка 4 установлена в корпусе 2 с возможностью продольного перемещения. В приведенном варианте направляющая втулка 4 подпружинена относительно корпуса 2 пружиной 6 (в качестве привода продольного перемещения направляющей втулки 4 относительно корпуса 2 может быть использован гидравлический привод). Нарезательная головка 1 устанавливается на станке с помощью борштанги 7 и имеет радиально перемещаемые резцы 8, расположенные между передним 9 и задним 10 направляющими узлами, предназначенными для взаимодействия с обрабатываемой поверхностью 5. Наружный диаметр направляющей втулки 4 и внутренний диаметр 4 корпуса 2 превышают максимальный диаметральный размер вылета резцов 8.The method is carried out on a cutting machine with a cutting head 1 and a device for guiding it with a body 2 having a connection unit 3 with a machine. A guide sleeve 4 is installed in the housing 2, the inner diameter of which corresponds to the diameter of the work surface 5. The guide sleeve 4 is mounted in the housing 2 with the possibility of longitudinal movement. In the above embodiment, the guide sleeve 4 is spring loaded relative to the housing 2 by a spring 6 (a hydraulic drive can be used as a drive for the longitudinal movement of the guide sleeve 4 relative to the housing 2). The cutting head 1 is mounted on the machine using the boring bar 7 and has radially movable cutters 8 located between the front 9 and rear 10 guide assemblies designed to interact with the workpiece 5. The outer diameter of the guide sleeve 4 and the inner diameter 4 of the housing 2 exceed the maximum diameter departure of cutters 8.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.The inventive method is as follows.

Борштангу 7 с нарезательной головкой 1 устанавливают в шпинделе задней бабки станка. Обрабатываемую трубу 11 устанавливают, базируя в вертлюжном патроне и люнетах с обеспечением соосности канала и нарезательной головки 1. Корпус 2 устройства для направления нарезательной головки 1 узлом 3 соединяют со станком. Нарезание канавок ведут нарезательной головкой 1, работающей на растяжение, с использованием многопроходной обработки и радиальным перемещением резцов 8 на требуемую глубину резания каждого прохода. Нарезательной головке 1 сообщают осевое перемещение относительно обрабатываемой поверхности 5 и поворачивают на заданный угол для снятия припуска и формирования винтовых канавок. Задний направляющий узел 10 при заходе нарезательной головки 1 базируют по направляющей втулке 4, которую перед заходом устанавливают на расстоянии L₁ от торца обрабатываемой поверхности 5, обеспечивающем выход переднего направляющего узла 9 из канала (фиг.1). Это расстояние определяют из соотношения:The boring bar 7 with the cutting head 1 is installed in the spindle of the tailstock of the machine. The processed pipe 11 is installed based on the swivel cartridge and lunettes with the alignment of the channel and the cutting head 1. The housing 2 of the device for guiding the cutting head 1 by a node 3 is connected to the machine. The grooves are cut using a cutting head 1 operating in tension using multi-pass machining and radial movement of the cutters 8 to the required cutting depth of each pass. The cutting head 1 reports axial movement relative to the work surface 5 and is rotated by a predetermined angle to remove the allowance and the formation of helical grooves. The rear guide assembly 10 when entering the cutting head 1 is based on the guide sleeve 4, which before entering is set at a distance L ₁ from the end face of the machined surface 5, which ensures the exit of the front guide assembly 9 from the channel (Fig. 1). This distance is determined from the ratio:

L₂+L₃>L₁>L₂,L ₂ + L ₃ > L ₁ > L ₂ ,

где L₂ - расстояние от переднего торца переднего направляющего узла 9 до заднего направляющего узла 10,where L ₂ is the distance from the front end of the front guide node 9 to the rear guide node 10,

L₃ - длина заднего направляющего узла 10.L ₃ - the length of the rear guide assembly 10.

При заходе направляющая втулка 4 под действием пружины 6 перемещается в осевом направлении к обрабатываемой поверхности 5 совместно с нарезательной головкой 1. При этом резцы 8 перемещаются в радиальном направлении до заданной величины вылета, определяемой величиной снимаемого припуска, не врезаясь в поверхность направляющей втулки 4. После того как направляющая втулка 4 приблизится к торцу 5 обрабатываемой поверхности 5 на расстояние L₄, ее останавливают, например упирая в ограничитель 12 (фиг.2). Это расстояние определяют из соотношения L₄<L₃. Таким образом при последующем осевом перемещении нарезательной головки 1 относительно направляющей втулки 4 и ее повороте обеспечивают одновременное базирование заднего направляющего узла 10 по направляющей втулке 4 и обрабатываемой поверхности 5 для постоянного базирования заднего направляющего узла 10 при перемещении нарезательной головки 1 относительно направляющей втулки 4. При этом резцы 8 снимают заданный припуск, формируя канавки. После первого прохода нарезательную головку 1 настраивают на снятие припуска следующего прохода, задавая требуемый вылет резцов 8, и вводят в канал до выхода переднего направляющего узла 9 из канала. При этом задний направляющий узел 10 базируют по направляющей втулке 4, которая, сжимая пружину 6, перемещается относительно корпуса 2 и устанавливается на расстоянии L₁ от торца обрабатываемой поверхности 5. Нарезательной головке 1 сообщают осевое движение относительно обрабатываемой поверхности 5 и поворачивают на заданный угол для снятия припуска следующего прохода при формировании продольных винтовых канавок. За счет соосности нарезательной головки 1 и обрабатываемой поверхности 5 при постоянном базировании переднего 9 и заднего 10 направляющих узлов и выбора зазоров в механизме привода поворота нарезательной головки 1 до ее захода в канал обеспечивается точная обработка резцами канавок, полученных на предыдущем проходе.When approaching, the guide sleeve 4 under the action of the spring 6 moves axially to the work surface 5 together with the cutting head 1. In this case, the cutters 8 are moved in the radial direction to a predetermined offset value determined by the size of the removed allowance, without crashing into the surface of the guide sleeve 4. After as the guide sleeve 4 approaches the end face 5 of the work surface 5 at a distance L ₄ , it is stopped, for example, abutting against the stopper 12 (Fig. 2). This distance is determined from the relation L ₄ <L ₃ . Thus, with subsequent axial movement of the cutting head 1 relative to the guide sleeve 4 and its rotation, the rear guide assembly 10 is simultaneously based on the guide sleeve 4 and the machined surface 5 to constantly base the rear guide assembly 10 when moving the cutting head 1 relative to the guide sleeve 4. cutters 8 remove the specified allowance, forming grooves. After the first pass, the cutting head 1 is adjusted to remove the stock of the next pass, setting the desired overhang of the cutters 8, and is introduced into the channel until the front guide unit 9 exits the channel. In this case, the rear guide assembly 10 is based on the guide sleeve 4, which, compressing the spring 6, moves relative to the housing 2 and is installed at a distance L ₁ from the end face of the work surface 5. The cutting head 1 is informed of axial motion relative to the work surface 5 and rotated by a predetermined angle for removal of the allowance for the next pass when forming longitudinal helical grooves. Due to the alignment of the cutting head 1 and the machined surface 5 with the front 9 and rear 10 guide units being constantly based and the gaps in the rotation drive mechanism of the cutting head 1 turning before it enters the channel, the grooves obtained on the previous pass are precisely machined.

Заявляемым способом выполняли нарезание 20 продольных винтовых канавок с углом подъема винтовой линии 10°30′, глубиной 2 мм и шириной 32 мм на внутренней поверхности трубы длиной 3000 мм, с диметром обрабатываемой поверхности 120 мм. Обработку производили на нарезательном станке РТ615 нарезательной головкой 1, работающей на растяжение с использованием обработки за 68 проходов и радиальным перемещением 20 резцов на глубину резания 0,03 мм на каждом проходе. Длина L₃ заднего направляющего узла 10-290 мм, расстояние L₂ от переднего торца переднего направляющего узла 9 до заднего направляющего узла 10-250 мм. Перед заходом нарезательной головки 1 направляющую втулку 2 устанавливали на расстоянии L₁=260 мм от торца обрабатываемой поверхности 5. При заходе направляющую втулку 4 перемещали совместно с нарезательной головкой 1 и останавливали на расстоянии L₄=100 мм от торца обрабатываемой поверхности 5. После чего нарезательная головка 1 продолжала осевое движение относительно обрабатываемой поверхности со скоростью 5,8 м/мин и поворачивалась на угол 10°30′, равный углу подъема винтовой линии. При этом получили нарезы в трубе с заданными параметрами обработки, заклинивания нарезательной головки не наблюдалось.The inventive method was performed by cutting 20 longitudinal helical grooves with a helix angle of 10 ° 30 ′, a depth of 2 mm and a width of 32 mm on the inner surface of a pipe 3000 mm long, with a surface diameter of 120 mm. The processing was performed on a RT615 cutting machine with a cutting head 1 operating in tension using processing in 68 passes and radial movement of 20 cutters to a cutting depth of 0.03 mm in each pass. The length L _{3 of the} rear guide assembly 10-290 mm, the distance L ₂ from the front end of the front guide assembly 9 to the rear guide assembly 10-250 mm. Before entering the cutting head 1, the guide sleeve 2 was installed at a distance of L ₁ = 260 mm from the end face of the work surface 5. When entering the guide sleeve 4 was moved together with the cutting head 1 and stopped at a distance of L ₄ = 100 mm from the end face of the work surface 5. Then cutting head 1 continued axial movement relative to the surface to be machined at a speed of 5.8 m / min and rotated through an angle of 10 ° 30 ′ equal to the angle of elevation of the helix. At the same time, grooves were obtained in the pipe with the specified processing parameters; jamming of the cutting head was not observed.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет уменьшить отклонение оси нарезательной головки с радиально перемещаемыми резцами от оси обрабатываемой поверхности. При заходе в канал этот результат обеспечивается за счет выбора зазоров в механизме привода поворота нарезательной головки и базирования заднего направляющего узла по подвижной направляющей втулке, а переднего - по обрабатываемой поверхности. При врезании резцов этот результат обеспечивается за счет одновременного базирования переднего и заднего направляющих узлов.Thus, the use of the proposed method allows to reduce the deviation of the axis of the cutting head with radially movable cutters from the axis of the machined surface. When entering the channel, this result is ensured by the choice of gaps in the drive mechanism for turning the cutting head and basing of the rear guide assembly along the movable guide sleeve, and the front guide along the machined surface. When embedding incisors, this result is ensured by simultaneously basing the front and rear guide assemblies.

Claims

A method of cutting longitudinal grooves on the surface of a cylindrical channel, including the removal of metal during axial movement relative to the machined surface of the cutting head having radially movable cutters located between the front and rear guide nodes, the front of which is based on the machined surface when the cutting head enters, characterized in that the rear guide unit when entering the cutting head is based on the guide sleeve, which before entering is installed on the races melting from the end of the machined surface, which ensures that the front guide assembly exits the channel, and when approaching, moves in the axial direction together with the cutting head and stops at a distance from the end of the machined surface, which simultaneously bases the rear guide assembly on the guide sleeve and the machined surface during subsequent axial movement cutting head relative to the guide sleeve.